一种水溶型芯的添加剂及其使用方法技术

本发明专利技术的一种水溶型芯的添加剂及其使用方法，属于铸造技术领域。本发明专利技术的添加剂包括水溶性高分子材料、有机酸和水溶性无机盐，水溶性高分子材料用于提升型芯的初始强度，有机酸用于调节pH值防止腐蚀，水溶性无机盐用于型芯的粘结剂。本发明专利技术的方法将添加剂与水混合，配置成喷射液，将喷射液逐层喷洒到型芯的离散层面，在喷洒的同时用红外线进行加热，生成预定型型芯，预定型型芯进行浸润或喷淋无机盐溶液，浸润后的型芯置于微波炉中进行间歇式微波加热固化，固化后的型芯进行烧结，进一步增加了型芯的强度。

Additive for water soluble core and its use method

The invention relates to an additive for water soluble core and a usage method thereof, which belongs to the casting technology field. The additives of the invention include water-soluble polymer material, organic acid and water-soluble inorganic salt, water-soluble polymer material for enhancing the initial strength of core, organic acid for adjusting pH value to prevent corrosion, and water-soluble inorganic salt for binder of core. The method of the invention mixes additives with water and is configured with spraying liquid. The spraying liquid is sprayed layer by layer on the discrete layer of the core. While spraying, the core is heated by infrared ray, and a predetermined core is formed, which is soaked or sprayed with inorganic salt solution. The soaked core is placed in a microwave oven for intermittent microwave. The core is solidified after heating and solidified, further increasing the strength of the core.

【技术实现步骤摘要】
一种水溶型芯的添加剂及其使用方法
本专利技术属于铸造
，具体来说是一种水溶型芯的添加剂及其使用方法。
技术介绍
在汽车、工程机械以及航空航天领域存在大量带有复杂内腔及弯曲孔道的铝合金铸件。这些复杂的铝合金铸件可采用内置金属芯、树脂砂芯以及水溶型芯的方式生产。由于金属芯制芯工艺复杂，且采用化学除芯易造成环境污染，这促使综合性能优异的有机树脂砂芯被大量应用于此类铸件的生产。然而随着工艺技术的发展，铝合金铸件的成型温度降低，原本易溃散的有机树脂砂芯的溃散性能减弱，同时在浇铸过程中会产生有毒有害气体，且旧砂再生存在污水治理困难、能耗高或砂粒破碎严重等问题。因此，具有高效水溶溃散性能和优异环境友好特性的水溶型芯在带有复杂内腔及弯曲孔道的铝合金铸件生产中有着广泛的应用前景。目前，水溶型芯的生产主要有压制烧结法、流态浇注法等成形方法。压制烧结法主要是将制备型芯的原料进行混合后，在型芯模具中压制成形，然后在一定温度下进行烘烤、烧结。经检索，专利技术创造名称为：一种用于制备精密器件的水溶芯模的制备方法(申请号为：201611087546.0，申请日为：2016.12.01)，该申请案采用尿素、氯化钠、硫酸镁、玉米粒、饱和氯化钠溶液、聚乙烯醇、纳米二氧化、碳纤维等为原料，经压制成型及二次加热获得抗弯性能强、水溶性高的型芯，能应用于铜壶工艺品的生产；但是该申请案的不足之处在于个性化水溶型芯产品成本极高，生产周期长，且新型水溶型芯产品的开发周期较长。此外，专利技术创造名称为：一种陶瓷型芯快速成形制造方法(申请号为：201010222794.8，申请日为：2010.07.12)，该方法将低温强化剂和陶瓷粉料混合均匀后进行SLS快速成形，再对得到陶瓷型芯生坯预处理，然后脱除陶瓷芯生坯中的低温强化剂，浸渗高温粘接剂，进行预烧和脱脂；最后进行高温烧结，即获得最终的整体陶瓷芯产品。但该申请案的不足之处在于SLS成形设备昂贵，且不适宜与水溶型芯的快速成形。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于解决现有水溶型芯的传统成形方法制备周期较长，个性化产品生产成本较高且现有微滴喷射成形水溶型芯以无机盐溶液为喷射液，存在喷头容易腐蚀，使用寿命较短，且型芯强度较低的问题。提供一种水溶型芯的添加剂及其使用方法，能够缩短水溶型芯的制造周期，提升喷头的使用寿命2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种水溶型芯的添加剂，包括如下组分：水溶性高分子材料、有机酸和水溶性无机盐，水溶性高分子材料用于提升型芯的初始强度，有机酸用于调节pH值防止腐蚀，水溶性无机盐用于型芯的粘结剂。优选地，所述组分含量如下：水溶性高分子材料10％-20wt％、有机酸0-5wt％、水溶性无机盐75-90wt％。优选地，所述水溶性高分子材料为淀粉、纤维素、聚乙二醇、环氧树脂、聚丙烯酰胺等中的一种或几种。优选地，所述有机酸为醋酸、柠檬酸、草酸、磺酸中的一种或几种。优选地，所述水溶性无机盐为氯化物、溴化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、偏铝酸盐、氢氧化物中的一种或几种，且所述添加剂中的多种水溶性无机盐的阳离子一样。本专利技术的一种水溶型芯的添加剂的使用方法，其特征在于：采用上述的任一种添加剂，将添加剂与水混合，配置成喷射液，将喷射液逐层喷洒到型芯的离散层面，在喷洒的同时用红外线进行加热，生成预定型型芯，预定型型芯进行浸润或喷淋无机盐溶液，浸润后的型芯置于微波炉中进行间歇式微波加热固化，固化后的型芯进行烧结。优选地，所述方法具体操作步骤如下：S100、配置喷射液，将水与添加剂混合均匀，配置成粘度为1-10cps、pH值为7的水溶液；S200、微滴喷射成形及红外线加热预固，将型砂平铺在升降工作台上，喷液装置按型芯实体模型生成的滴液路径喷射S100所配置的水溶液，待该层面微液滴喷射完成，打开红外线加热板对该层进行红外线加热固化。固化后，升降工作台下行0.01～1mm，依次完成后续离散层面的滴液工序及红外线加热预固化工序，直至所有离散层面的喷液及固化工序完成；S300、浸润或喷淋无机盐溶液，将微波固化后的型芯取出，浸润或喷淋无机盐溶液，浸泡时间为t1，t1＜5min；S400、间歇式微波固化，将浸润后的型芯置于微波炉中进行间歇式微波加热固化，待型芯中的水分充分散失后取出；S500、烧结，将微波固化所得型芯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为T，T＝400-1000℃，烧结时间为t2，t2＝1-4h。优选地，步骤S200中型砂可以是硅砂、莫来石砂、锆砂、镁砂中的一种或几种，所述型砂的粒度为70～200目，所述步骤S300中的无机盐溶液与步骤S100中无机盐溶液相同。优选地，所述方法采用如下装置进行，装置包括型砂喷涂单元、型芯固化单元、型芯浸泡单元和型芯烧结单元，所述型砂喷涂单元包括配液仓、喷液装置、铺料装置和红外线加热板，配液仓用于储存已配置的喷射液，铺料装置用于铺设型砂，喷液装置用于向铺设好的型砂喷射喷射液使得型砂聚集凝结成待固化型芯，红外线加热板用于对待固化型芯预加热定型；型芯固化单元用于对待固化型芯进行微波加热固化成为固化型芯；型芯浸泡单元用于对成为固化型芯进行浸泡；型芯烧结单元用于将待烧结型芯进行烧结。优选地，所述型砂喷涂单元还包括混料装置、受料台、升降工作台和控制器，所述受料台水平设置于升降工作台的上方，且受料台随着升降工作台的升降而上下移动，所述控制器用于控制喷液装置的喷射参数，所述喷液装置通过输液管连接配液仓，所述喷液装置滑动设置于移动导轨上，该移动导轨水平设置于受料台的上方，喷液装置在移动导轨上水平滑动向下方受料台喷射喷射液，所述受料台与移动导轨之间设置有铺料装置，该铺料装置用于向受料台铺设型砂混合料。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术的一种水溶型芯的添加剂及其使用方法，添加剂中加入了有机高分子材料，可使水溶型芯获得较高的初始强度；有机酸用于调节pH值，解决了喷液装置(122)使用寿命短的问题，水溶性无机盐用于型芯的粘结剂，增加了强度；方法为将添加剂与水混合，配置成喷射液，将喷射液逐层喷洒到型芯的离散层面，在喷洒的同时用红外线进行加热，生成预定型型芯，预定型型芯进行浸润或喷淋无机盐溶液，浸润后的型芯置于微波炉中进行间歇式微波加热固化，固化后的型芯进行烧结，进一步增加了型芯的强度；(2)本专利技术的一种水溶型芯的添加剂及其使用方法，型芯微波硬化预成型后，对型芯进行无机盐溶液浸润、二次微波固化及烧结，由于无机盐溶液的润湿性能极强，可以充分润湿填充预成型型芯的孔隙，并在二次微波固化过程中结晶析出无机盐，显著提高了型芯的强度；(3)本专利技术的一种水溶型芯的添加剂及其使用方法，将完成打印任务的粉床进行整体的微波加热，其中喷有微液滴的部分在受热后固化，未喷射微液滴的部分可对喷有微液滴的部分进行保护，避免型芯在搬运过程中的刮伤，且在微波加热后仍保持松散状态。在传统加热固化的制芯过程中，其传热特点是热量由外向内传递，这使得型芯外层固化速度快，内层水分散失较为困难，型芯强度较低。而本专利技术采用的微波固化可实现内外同时加热，且间歇式的微波加热方式有利于内层水分的充分逸散，从而保证了型芯的强度；(4)本专利技术的一种水溶型芯的添加剂及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水溶型芯的添加剂，其特征在于，包括如下组分：水溶性高分子材料、有机酸和水溶性无机盐，水溶性高分子材料用于提升型芯的初始强度，有机酸用于调节pH值防止腐蚀，水溶性无机盐用于型芯的粘结剂。

【技术特征摘要】
1.一种水溶型芯的添加剂，其特征在于，包括如下组分：水溶性高分子材料、有机酸和水溶性无机盐，水溶性高分子材料用于提升型芯的初始强度，有机酸用于调节pH值防止腐蚀，水溶性无机盐用于型芯的粘结剂。2.根据权利要求1所述的一种水溶型芯的添加剂，其特征在于，所述组分含量如下：水溶性高分子材料10％-20wt％、有机酸0-5wt％、水溶性无机盐75-90wt％。3.根据权利要求2所述的一种水溶型芯的添加剂，其特征在于：所述水溶性高分子材料为淀粉、纤维素、聚乙二醇、环氧树脂、聚丙烯酰胺等中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的一种水溶型芯的添加剂，其特征在于：所述有机酸为醋酸、柠檬酸、草酸、磺酸中的一种或几种。5.根据权利要求2所述的一种水溶型芯的添加剂，其特征在于：所述水溶性无机盐为氯化物、溴化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、偏铝酸盐、氢氧化物中的一种或几种，且所述添加剂中的多种水溶性无机盐的阳离子一样。6.一种水溶型芯的添加剂的使用方法，其特征在于：采用上述的任一种添加剂，将添加剂与水混合，配置成喷射液，将喷射液逐层喷洒到型芯的离散层面，在喷洒的同时用红外线进行加热，生成预定型型芯，预定型型芯进行浸润或喷淋无机盐溶液，浸润后的型芯置于微波炉中进行间歇式微波加热固化，固化后的型芯进行烧结。7.根据权利要求6所述的一种水溶型芯的添加剂的使用方法，其特征在于，具体操作步骤如下：S100、配置喷射液，将水与添加剂混合均匀，配置成粘度为1-10cps、pH值为7的水溶液；S200、微滴喷射成形及红外线加热预固，将型砂平铺在升降工作台163上，喷液装置(122)按型芯实体模型生成的滴液路径喷射S100所配置的水溶液，待该层面微液滴喷射完成，打开红外线加热板180对该层进行红外线加热固化。固化后，升降工作台163下行0.01～1mm，依次完成后续离散层面的滴液工序及红外线加热预固化工序，直至所有离散层面的喷液及固化工序完成；S300、浸润或喷淋无机盐溶液，将微波固化后的型芯取出，浸润或喷淋无机盐溶液，浸泡时间为t1，t1＜5min；S400、间歇式微波固化，将浸润后的型芯置于微波炉210中进行间歇式微波加热固化，待型芯中的水分充分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张龙，张明亚，谢玲玲，王浩，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34